(57)【要約】【課題】水処理効率が高く、メンテナンス容易な水処理材を提供する。【解決手段】被処理水に浮遊して、被処理水に対する浸漬姿勢を変更自在な塊状体を設け、前記塊状体の表面、または、被処理水に浮遊して、被処理水に対する浸漬姿勢を維持可能な塊状体を設け、前記塊状体を透明材料から構成するとともに、前記塊状体の被処理水浸漬面に、光酸化触媒部２を設けてある。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に浮遊して、被処理水に対する浸漬姿勢を変更自在な塊状体を設け、前記塊状体表面に、光酸化触媒部を設けてある水処理材。
【請求項２】
前記塊状体が、球状に形成されたものである請求項１に記載の水処理材。
【請求項３】
被処理水に浮遊して、被処理水に対する浸漬姿勢を維持可能な塊状体を設け、前記塊状体を透明材料から構成するとともに、前記塊状体の被処理水浸漬面に、光酸化触媒部を設けてある水処理材。
【請求項４】
前記塊状体に、浸漬姿勢を安定化させる姿勢変更抑制部を設けてある請求項３に記載の水処理材。
【請求項５】
前記塊状体表面に前記光酸化触媒部の多数を離間配置してある請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理材。
【請求項６】
前記光酸化触媒が、二酸化チタンである請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理材。
【請求項７】
前記塊状体が、見かけ比重１未満の多孔質材である請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理材に関し、具体的には、たとえば、空調機器の冷却装置等に用いられる水の衛生性を維持したり、水槽における防藻等のために、被処理水に接触させて用いられる水処理材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような水処理材としては、光酸化触媒（以下単に触媒と称する）が用いられることが知られている。光酸化触媒は、光を受けて活性化され、その光酸化触媒に接触している有機物等を酸化するもので、これにより、水中のニオイ成分を分解除去したり、菌体に対して殺菌作用を奏したりするので水質を高く維持してその水の衛生性を維持したり防藻したりすることができるものである。
しかし、一般に、前記触媒は、粉末のまま、前記被処理水に混合して用いられるため、時間とともに下方に沈殿し、被処理水との接触が十分に図れなくなってしまうという問題点があった。また、前記触媒が水中に懸濁している状態で光を受けても、前記被処理水の貯留される下部（水槽下部）には光が届きにくい場合が多く、触媒が光酸化機能を発揮しにくく、十分に被処理水を浄化することができないものとなりやすかった。また、被処理水の透明度が低い場合にも同様の問題が発生し、触媒自体が有効利用されていない場合があるという問題があった。
【０００３】
そこで、このような問題を解消するために、この種の水処理材としては、特許文献１に記載のように、透明度が高くて水より比重が小さいシートに、光酸化触媒を主成分とする薄膜を設けたものが考えられている。これにより、前記光酸化触媒部は、光の当たりやすい水面近傍に保持されることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２３５３４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような水処理材によると、触媒は、シートに薄膜状に設けられているために、水槽に浮遊させられた状態で姿勢変更させることが困難に形成されていることになる。しかし、このような水処理材を用いる水槽では、水面が波立つのにともなって、シートが折り重ねられてしまったり、風で流されて、しわになったりして、前記シートの一部に設けられた触媒は、その機能を果たさなくなりやすく、常に水面に広がって浮遊しているように監視、保守点検する必要があるという欠点がある。
また、このようなシート状の水処理材は、汎用性に乏しく、水槽の水面形状に一致する形状のものを用いなければ、効率よく前記水槽の水面を覆うことができないために、十分に触媒効果を発揮させることが困難となるという問題点もあった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、水処理効率が高く、メンテナンス容易な水処理材を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の水処理材の特徴構成は、
被処理水に浮遊して、被処理水に対する浸漬姿勢を変更自在な塊状体を設け、前記塊状体表面に、光酸化触媒部を設けてある点にある。
さらに、上記構成において、前記塊状体が、球状に形成されたものであることが望ましい。
【０００８】
また、被処理水に浮遊して、被処理水に対する浸漬姿勢を維持可能な塊状体を設け、前記塊状体を透明材料から構成するとともに、前記塊状体の被処理水浸漬面に、光酸化触媒部を設けてあってもよい。
また、上述の構成においては、前記塊状体に、浸漬姿勢を安定化させる姿勢変更抑制部を設けてあることが好ましい。
【０００９】
また、上記いずれの構成においても、前記塊状体表面に前記光酸化触媒部の多数を離間配置してあることが好ましく、
前記光酸化触媒として、二酸化チタンが好適に用いられる。
また、前記塊状体として、見かけ比重１未満の多孔質材が好適である。
【００１０】
〔作用効果〕
つまり、水処理材における光酸化触媒部を、水に浮遊する状態で保持することにより、先述の従来の技術と同様に、前記光酸化触媒部を光の当たりやすい水面近傍に保持することができる。また、塊状体から形成してあるから、水槽に浮遊させた際にその水槽の水面の広さに応じた数量の塊状体を並設して浮遊させることによって、前記水槽の上面を効率よく覆い、水面を全体として有効利用しやすい。
【００１１】
また、被処理水に対する浸漬姿勢を変更自在に設けてある場合には、前記塊状体は浸漬姿勢を変更することにより、その塊状体には、被処理水と接触する下面側の受水面と、光を受ける上面側の受光面とに状態変化自在な部分を形成することができる  （以下この部分を作用面と呼ぶ）。前記受水受光面では、一旦被処理水と接触していた状態から、光を受けられる状態に浸漬姿勢が変化されると、受水面として働いていた前記作用面に付着していた光酸化触媒部が光を受けられる受光面に移動させられることになる。そのため、その作用面に接触していた被処理水は、前記水処理材の光酸化触媒部に接触しつつ光を受けることになるので、その被処理水に含まれる有機物等は効率よく光触媒作用を受けて酸化される。
また、その有機物等の酸化分解によりその作用面に汚れが付着した状態になっても、その作用面が再び受水面となって被処理水と接触したり、その被処理水を受ける水槽等の内壁や、隣接する他の水処理材等の他物に接触することにより、容易に剥離させられ、前記光酸化触媒部の光酸化機能が低下するのを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の水処理材は被処理水に浮遊させて用いるので、特に他の部材で水処理材を動かさなくても、被処理水の動きに任せて容易に浸漬姿勢変更させられ、簡単な構成で上述の作用を奏させられる。また、被処理水の動きのみで浸漬姿勢を変更させるために、他部材を用いて水処理材の姿勢を変更させようとすると、騒音が発生しやすくなるのに対して、静かにすることができる。
【００１３】
さらに、前記塊状体が球状であると、前記塊状体は、被処理水の水面に浮遊して受光面、受水面を形成するが、浸漬姿勢を変更してもそのまま水面上に安定に維持されるので、方向性が無く、表面すべてを作用面として有効利用することができるので好ましい。
【００１４】
また、前記塊状体が、被処理水に対する浸漬姿勢を維持可能で、透明材料から構成してあると、前記塊状体が受けた光は、前記塊状体を透過して、塊状体の受水面に達することになる。そのため、前記塊状体の受水面は、前記塊状体が姿勢を維持した状態で、受光面となり得る。従って、前記光酸化触媒部を、前述の構成における作用面として働かせることができ、効率のよい水処理が行える。
【００１５】
さらに、浸漬姿勢を安定化させる姿勢変更抑制部を設けてあれば、前記塊状体は被処理水に対する浸漬姿勢を維持しやすくなり、前記塊状体が受けた光を、前記作用面に安定して誘導することができる。具体的には、前記塊状体に膨出部や重り部を設けて、その塊状体の重心が、被処理水への浸漬状態で、被処理水水面以下に位置するように形成したり、前記塊状体に姿勢安定用のひれを設けて、前記塊状体が姿勢変更するときに前記ひれが抵抗となるように形成することが考えられる。
【００１６】
本発明に使用される光酸化触媒としては、種々公知のものを採用することができ、例えば、ＴｉＯ２  、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３  、ＷＯ３  、ＳｎＯ２  、Ｎｂ２  Ｏ５  、ＺｒＯ２  、Ｂｉ２  Ｏ３  、ＮｉＯ、Ｃｕ２  Ｏ、ＳｉＯ２  、ＲｕＯ２  、ＣｅＯ２  、ＢａＴｉＯ３  、Ｋ２  ＮｂＯ３  ，Ｔａ２  Ｏ３  、Ｆｅ２  Ｏ３  、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＭｏＳ２  、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ等が例示される。なかでも、触媒活性が高く、化学的安定性があり、かつ無毒性である二酸化チタン（ＴｉＯ２  ）が最も好ましい。二酸化チタンとしては、ルチル型も使用可能であるが、特に、触媒活性の高い、アナターゼ型の二酸化チタン微粒子が好ましい。またその平均粒子径としては、５〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍのものが望ましい。光酸化触媒用のアナターゼ型二酸化チタンは各社から市販されている粉末状のもの又はゾル状のものを目的に応じていずれも好適に使用することができる。
【００１７】
ここで、塊状体が姿勢変更するという場合には、前記塊状体表面における前記受光面と受水面との領域が変化する事を指し、たとえば鉛直軸心周りに回転するなど、前記受光面と受水面との領域が変化しない動きは姿勢変更とは呼ばないものとする。また、たとえば、対称性の高い塊状体が、外見上静止しているが、水面に対して鉛直でない軸心周りに回転しているような動きは、前記受光面と受水面との領域が変化するため、姿勢変更する動きであるとする。
【００１８】
また、前記塊状体は、前記光酸化触媒部からなるものであっても良いが、水に浮遊する基材の表面に前記触媒を保持させて光酸化触媒部を形成することができる。ここで、水に浮遊する基材としては、見かけ比重１以下のものであれば、軽石、ＰＰ、ＰＥ等からなる樹脂球等種々のものが用いられるが、軽石、発泡ポリウレタン、ガラスビーズ等の多孔質材としておくことにより、見かけ比重が小さく、かつ光酸化触媒部を形成するに適したものとなる。また、塊状体が多孔質であり、連通気孔を有する場合には、毛細管現象により前記塊状体に被処理水がしみこみ、受水面側から受光面側に達する場合があり、より安定に光酸化触媒反応を生起させることができる。
尚、前記基材の表面に触媒を保持させるには、前記基材に触媒成分の溶液を含浸させた後焼成する含浸法や、基材に直接ＣＶＤ，ＰＶＤ等により製膜する蒸着法、バインダ等とともに基材表面に塗布焼成する塗膜形成法等種々公知の方法を適用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（１）  本発明の水処理材Ａは、図２に示すように、塊状体１として、密度約０．９、粒径約１０ｍｍで球状の軽石を設け、光酸化触媒としての二酸化チタン粉末をバインダと混合し、ペースト状にしたものを、前記塊状体１表面に塗布、乾燥して、光酸化触媒部２を形成して構成してある。
【００２０】
前記触媒は、前記塊状体１に対して５ｗｔ％保持させてある。尚、前記塊状体１自体を触媒から構成することもでき、前記触媒量には、特に制限は無いが、塊状体１に対して０．１ｗｔ％以上保持させて光酸化触媒部２を形成してあることが好ましい。また、前記塊状体１の大きさ等についても特に制限はなく、水処理対象の環境に応じて適宜設定してあればよい。
【００２１】
前記水処理材Ａは、たとえば、図１（イ）に示すように、空調設備等の冷却塔Ｂの散水部１５に浮遊させて用いられる。図中、前記冷却塔Ｂは、外気取り入れ部１１から外気を取り入れ、水冷用充填材１２を介して、混合室１３、排気部１４と送られる空気から、散水部１５から水滴を供給して、水冷用充填材１２で前記水滴を気化させる際に気化熱を奪わせ、前記外気との熱交換を行うものである。
前記散水部１５は、底部に多数の孔部１５ａを設けて構成してあり、循環水供給部１６から供給された水は、水冷用充填材１２と接触しつつ下方に落下した後混合室下方から回収され、循環ポンプ１７により、循環水供給部１６に循環させられる。
循環する水は、前記散水部１５に供給されると、前記散水部で一時貯留され、所望の水位を維持しながら、前記孔部１５ａより前記水冷用充填材１２に水滴として落下供給される。
【００２２】
前記散水部１５に、前記水処理材Ａが投入されると、前記水処理材Ａが水面に浮き、水流により自由に水面を「転がる」ように浸漬姿勢変更可能な状態で浮遊させることができる（図１（ロ）参照）。
【００２３】
前記水処理材Ａを、平面視で前記散水部の約５０％を覆うように投入して、前記冷却塔を３０日間稼働したところ、前記水処理材を用いなかった部位では藻類が発生して、前記散水部が着色して見えるのに対し、前記水処理材Ａを投入した部位にはほとんど藻類の発生が見られないことがわかり、前記水処理材により高い防藻作用が発揮されていることがわかった。
【００２４】
（２）  また、本発明の異なる水処理材Ａは、図３に示すように、塊状体１として、密度約０．９の透明ＰＥからなり、一方面に膨出部を設けて姿勢変更抑制部に形成してある板状樹脂板を設け、前記膨出部側に、前記（１）の水処理材同様に、光酸化触媒としての二酸化チタン粉末をバインダと混合し、ペースト状にしたものを、前記塊状体１表面に塗布、乾燥して、光酸化触媒部２を形成して構成してある。前記膨出部により、前記塊状体は、被処理水への浸漬姿勢で重心が前記被処理水水面下に位置し、姿勢変更しにくい状態となる。
【００２５】
前記水処理材Ａを（１）同様、図１（イ）に示すように、空調設備等の冷却塔Ｂの散水部１５に浮遊させて用いたところ、前記水処理材Ａは、前記膨出部を下向きにした、前記触媒部を被処理水に浸漬した状態となって浮遊し、その姿勢を維持するように安定させられ、前記膨出部が姿勢変更抑制部として機能することがわかった。また、前記触媒部による防藻効果も十分であることが確認できた。
【００２６】
（３）  さらに本発明の異なる水処理材Ａは、図４に示すように、塊状体として、密度約０．９の透明ＰＥからなる球状体を設け、前記塊状体表面に、前記光酸化触媒部の多数を突起状に設けて、放射状に離間配置して構成してある。
【００２７】
前記水処理材Ａを（１）同様、図１（イ）に示すように、空調設備等の冷却塔Ｂの散水部１５に浮遊させて用いたところ、前記水処理材Ａは、前記水処理材Ａが水面に浮き、水流により自由に水面を「転がる」ように浸漬姿勢変更可能な状態で浮遊させられるとともに、前記触媒部のうち被処理水に浸漬状態にあるものにも、十分光が誘導される。従って、触媒部のほとんどが、常時光酸化触媒として機能しうることがわかり、前記触媒部による防藻効果も十分であることが確認できた。
【００２８】
尚、（２）、（３）における図３、図４の塊状体は、紫外線等の短波長光を透過する材料であることが望ましく、このような光を透過することにより、光酸化触媒部が効果的に活性化される。
【００２９】
（４）  また、前記塊状体として中空のものを採用すると、ガラス等の比重の大きな材料を用いたとしても、見かけ比重を小さくして被処理水に浮遊させることができるので好ましく、かつ、前記塊状体を透明に形成する場合には、その透光度を高め、より一層前記光酸化触媒部の活性化を図ることができる。
【００３０】
（５）  上述の実施の形態では、いずれも空調設備の冷却塔Ｂの散水部１５に水処理材を適用した例を示したが、被処理水とする対象はこれに限らず、たとえば、廃水を、化学処理、微生物処理等に供した後に貯水する貯水タンク等の水面に、前記水処理材Ａを浮遊させて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却塔の概略図
【図２】水処理材の概略図
【図３】異なる水処理材の概略図
【図４】異なる水処理材の概略図
【符号の説明】
１  塊状体
２  光酸化触媒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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